Scheda Tecnica LED SMD a Montaggio Inverso LTST-C230KSKT - Giallo - 20mA - 2.4V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED Chip ad alta luminosità a montaggio inverso che utilizza la tecnologia AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Il dispositivo è progettato per applicazioni a montaggio superficiale (SMD) e presenta una lente trasparente che emette luce gialla. È confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, risultando pienamente compatibile con i sistemi automatizzati di pick-and-place e i processi standard di rifusione a infrarossi (IR). Il prodotto è conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), classificandosi come prodotto ecologico.

1.1 Caratteristiche Principali e Mercato di Riferimento

Le caratteristiche principali di questo LED includono il design a montaggio inverso, vantaggioso per specifici layout ottici o meccanici, e l'utilizzo di un chip AlInGaP ultra-luminoso, noto per la sua alta efficienza e stabilità. Il package è conforme agli standard EIA (Electronic Industries Alliance), garantendo ampia compatibilità. Le sue caratteristiche di pilotaggio compatibili con circuiti integrati (I.C.) lo rendono adatto all'interfacciamento diretto con uscite di microcontrollori o circuiti driver. Questo LED è destinato ad applicazioni nell'elettronica di consumo, indicatori industriali, illuminazione interna automobilistica e retroilluminazione generale dove è richiesto un assemblaggio automatizzato affidabile.

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):80 mA. Questo valore è consentito solo in condizioni impulsive (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA. Questa è la massima corrente continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Conservazione:-55°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per funzionare e essere conservato in questo ampio intervallo di temperatura industriale.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, conforme ai profili di rifusione senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):18.0 - 60.0 mcd (millicandela). L'intensità effettiva è suddivisa in bin (vedi Sezione 3). La misurazione segue la curva di risposta dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo ampio angolo di visione indica un pattern di emissione della luce diffuso e non focalizzato, adatto per l'illuminazione d'area.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λ_P):588 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):587 nm. Derivata dal diagramma di cromaticità CIE, questa singola lunghezza d'onda rappresenta al meglio il colore percepito (giallo) del LED.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm. Questa banda stretta è caratteristica dei LED AlInGaP, fornendo un'elevata purezza del colore saturo.
• Tensione Diretta (V_F):2.0V (Min), 2.4V (Tip) a 20mA. Questo parametro è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (Max) a V_R=5V.
• Capacità (C):40 pF (Tip) a V_F=0V, f=1MHz. Rilevante per applicazioni di commutazione ad alta velocità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'intensità luminosa dei LED è suddivisa in bin per garantire la coerenza. Il codice bin definisce un intervallo minimo e massimo di intensità misurato a 20mA. La tolleranza all'interno di ciascun bin è di +/-15%.

• Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• Bin N:28.0 - 45.0 mcd
• Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Bin R:112.0 - 180.0 mcd

Questo sistema consente ai progettisti di selezionare LED con il livello di luminosità richiesto per la loro applicazione, garantendo uniformità visiva in array multi-LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (ad es., Fig.1, Fig.5), le curve tipiche per tali LED includerebbero:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. La tensione di ginocchio è intorno a 2.0-2.4V.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:L'intensità aumenta approssimativamente in modo lineare con la corrente fino alla corrente massima nominale.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:L'intensità tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente a causa della ridotta efficienza quantistica e dell'aumento della ricombinazione non radiativa.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'uscita luminosa in funzione della lunghezza d'onda, con picco a 588nm e una larghezza a mezza altezza di 15nm.
• Pattern dell'Angolo di Visione:Un diagramma polare che illustra l'angolo di visione totale di 130 gradi, dove l'intensità scende alla metà del valore sull'asse.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

Il LED è fornito in un package SMD standard. La scheda tecnica include disegni dimensionati dettagliati (in mm) per il componente stesso. Note meccaniche chiave includono:

• La tolleranza sulla maggior parte delle dimensioni è ±0.10mm.
• Il package è progettato per il montaggio inverso.
• Vengono fornite le dimensioni consigliate per le piazzole di saldatura per garantire un giunto saldato affidabile e un corretto allineamento durante la rifusione.
• La polarità è indicata sul dispositivo, aspetto critico per un'installazione corretta.

5.1 Imballaggio in Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portante da 8mm sigillato con un nastro di copertura superiore, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro.

• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Standard di Imballaggio:Conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.
• Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due tasche consecutive vuote per standard di bobina.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione a IR

Viene fornito un profilo di rifusione a IR suggerito per processi senza piombo. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido (al picco):Massimo 10 secondi. Il LED non dovrebbe essere sottoposto a rifusione più di due volte.

Il profilo si basa sugli standard JEDEC. I progettisti devono caratterizzare il loro specifico processo di assemblaggio PCB, considerando il design della scheda, la pasta saldante e le caratteristiche del forno.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per terminale.
• Limitare a un solo ciclo di saldatura.

6.3 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura:

• Utilizzare solo solventi specificati: alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura normale.
• Il tempo di immersione dovrebbe essere inferiore a un minuto.
• Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package del LED.

6.4 Condizioni di Conservazione

• Confezione Sigillata (con essiccante):Conservare a ≤30°C e ≤90% UR. Utilizzare entro un anno.
• Confezione Aperta:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. Per i componenti rimossi dall'imballaggio anti-umidità, si raccomanda di completare la rifusione IR entro 672 ore (28 giorni, MSL 2a).
• Conservazione Prolungata (fuori busta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto. Se conservati per >672 ore, eseguire il "baking" a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:Su elettronica di consumo, elettrodomestici e apparecchiature di rete.
• Retroilluminazione:Per tasti su tastiere, interruttori a membrana o piccoli pannelli LCD.
• Illuminazione Interna Automobilistica:Per icone del cruscotto, illuminazione di interruttori o illuminazione ambientale.
• Indicatori per Pannelli Industriali:Fornire uno stato visivo chiaro nei pannelli di controllo.

7.2 Metodo di Pilotaggio e Progettazione del Circuito

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire un'uscita luminosa stabile e una lunga durata:

• Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente o un driver a corrente costante.Non collegare direttamente a una sorgente di tensione.
• Calcolare la resistenza in serie utilizzando: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il valore massimo di V_Fdalla scheda tecnica per un progetto conservativo.
• Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e obiettivo I_F=20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω. Una resistenza standard da 130Ω o 150Ω sarebbe adatta.
• Per la regolazione PWM (Pulse Width Modulation), assicurarsi che la frequenza sia sufficientemente alta (>100Hz) per evitare sfarfallio visibile.

7.3 Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono sensibili alle ESD. Seguire sempre queste precauzioni durante la manipolazione e l'assemblaggio:

• Utilizzare un braccialetto o guanti antistatici collegati a terra.
• Assicurarsi che tutte le postazioni di lavoro, gli strumenti e le macchine siano correttamente collegati a terra.
• Conservare e trasportare i LED in imballaggi antistatici sicuri.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED tradizionali a foro passante o ad altri tipi SMD, questo dispositivo offre diversi vantaggi:

• Design a Montaggio Inverso:Offre flessibilità per il design ottico dove la superficie emissiva deve essere più vicina al PCB o per specifici angoli di estrazione della luce.
• Tecnologia AlInGaP:Fornisce una maggiore efficienza e una migliore stabilità termica rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP, risultando in un'uscita di luce gialla più luminosa e uniforme.
• Piena Compatibilità SMD:L'imballaggio in nastro e bobina e la compatibilità con la rifusione IR consentono un assemblaggio automatizzato ad alta velocità e basso costo, riducendo i tempi di produzione e il potenziale di errore manuale.
• Ampio Angolo di Visione:L'angolo di 130 gradi fornisce un'illuminazione ampia e uniforme piuttosto che un fascio stretto, ideale per applicazioni di indicatori.

9. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco (588nm) e lunghezza d'onda dominante (587nm)?

R1: La lunghezza d'onda di picco è il punto fisico di massima emissione spettrale. La lunghezza d'onda dominante è un valore calcolato dalla colorimetria che meglio corrisponde alla percezione del colore da parte dell'occhio umano. Sono spesso molto vicine per LED monocromatici come questo.

D2: Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?

R2: Sì, 30mA è la massima corrente diretta continua nominale. Tuttavia, per una longevità ottimale e per tenere conto di temperature ambiente elevate, si raccomanda di pilotarlo a o al di sotto dei tipici 20mA. Considerare sempre la gestione termica sul PCB.

D3: Cosa significa "montaggio inverso"?

R3: In un LED SMD standard, la lente è rivolta lontano dal PCB. In un design a montaggio inverso, il LED è destinato a essere montato con la lente rivoltaversoil PCB. Questo spesso richiede un foro o un'apertura nel PCB per far uscire la luce, consentendo un'integrazione ottica unica.

D4: Come interpreto il codice bin nel numero di parte?

R4: Il codice bin (es. KSKT) non è completamente dettagliato nell'estratto ma tipicamente corrisponde a intervalli specifici di intensità luminosa e talvolta cromaticità. L'elenco bin separato (M, N, P, Q, R) fornito viene utilizzato per specificare il grado di intensità ordinato. Consultare il documento completo di binning del produttore per la mappatura esatta del suffisso del numero di parte.

10. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato giallo a basso consumo per un dispositivo portatile alimentato da una linea a 3.3V di un microcontrollore.

Passaggi di Progettazione:

1. Selezione della Corrente:Scegliere una corrente di pilotaggio di 10mA per il basso consumo mantenendo una buona visibilità. Secondo le curve tipiche, l'intensità luminosa a 10mA sarà approssimativamente proporzionale alla corrente (circa la metà del valore a 20mA).
2. Calcolo della Resistenza:Utilizzando V_Ftip = 2.4V e alimentazione = 3.3V. R = (3.3V - 2.4V) / 0.01A = 90 Ω. Il valore standard più vicino è 91 Ω.
3. Verifica della Dissipazione di Potenza:Potenza nel LED: P_LED= V_F* I_F= 2.4V * 0.01A = 24 mW, ben al di sotto del massimo di 75 mW. Potenza nella resistenza: P_R= (0.01A)^2 * 91Ω = 9.1 mW.
4. Layout PCB:Seguire le dimensioni consigliate per le piazzole di saldatura dalla scheda tecnica. Assicurarsi che la marcatura di polarità sull'impronta corrisponda alla marcatura del catodo del LED. Se si utilizza la funzione di montaggio inverso, progettare un'apertura adeguata nel PCB sotto la posizione del LED.
5. ESD e Assemblaggio:Specificare le precauzioni ESD nella guida all'assemblaggio. Utilizzare i parametri del profilo di rifusione raccomandati come punto di partenza per la qualificazione del processo.

11. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LED si basa su materiale semiconduttore AlInGaP cresciuto su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In un materiale a bandgap diretto come l'AlInGaP, questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda della luce gialla (~587-588 nm) è determinata dall'energia del bandgap della composizione della lega AlInGaP. La lente epossidica trasparente incapsula il chip, fornendo protezione meccanica, modellando l'uscita luminosa (angolo di visione di 130 gradi) e migliorando l'efficienza di estrazione della luce.

12. Tendenze del Settore

Il mercato dei LED SMD continua a evolversi verso:

• Maggiore Efficienza:Più lumen per watt (lm/W), riducendo il consumo energetico a parità di luce emessa.
• Miniaturizzazione:Dimensioni del package più piccole (es. 0402, 0201) che consentono densità più elevate sui PCB.
• Migliore Coerenza del Colore:Tolleranze di binning più strette sia per l'intensità che per le coordinate di cromaticità, critiche per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme.
• Affidabilità Migliorata:Prestazioni migliori ad alta temperatura e umidità, estendendo la durata operativa in ambienti impegnativi come quello automobilistico.
• Soluzioni Integrate:LED con resistenze limitatrici di corrente integrate, diodi Zener per la protezione ESD o persino circuiti integrati driver, semplificando la progettazione del circuito.

Questo LED AlInGaP a montaggio inverso rappresenta una soluzione matura e affidabile all'interno di questa tendenza più ampia, offrendo un equilibrio tra prestazioni, costo e producibilità per un'ampia gamma di applicazioni di indicatori.